بررسی بالانس چندصفحه ای در نابالانسی

بالانس چندصفحه ای شیوه ای از تصحیح نابالانسی است، چنانچه تصحیح در بیش از دو صفحه مورد احتیاج باشد. بکارگیری شیوه های مربوط به بالانس چندصفحه ای ضرورت دارد. چنانچه:

• مجموعه ای از روتورهای صلب که هر یک دو یاتاقان داشته باشند
• روتورهای قابل انعطاف، مخصوصأ روتورهای دارای شفت الاستیک نیاز به بالانس داشته باشند.

بالانس مجموعه ای از روتورهای صلب که به یکدیگر جفت شده باشند

در ساختار ماشین آلات، روتورها یا ماشین های مختلف می توانند به یکدیگر وصل شده تا یک مجموعه را پدید آورند. برای مثال در این زمینه می توان به مجموعه کندانسور دوار و ژنراتورها، مجموعه پمپها، فنهای متصل به یک راننده (Drive) ، ماشین های بسته بندی و… اشاره کرد.

شرایط ارتعاشی و بالانس این گونه سیستمهای چندروتوری می تواند با استفاده از تکنیکهای بالانس چندصفحه ای، در حالت سرهم شده آنها بهبود یابد.

جهت تصحیح نابالانسی، هر موقعیت یاتاقانی به وسیله یک صفحه اندازه گیری و صفحه تصحیح بر روی روتور مشخص شده است.

ترتیب مراحل اندازه گیری نابالانسی در این حالت مشابه بالانس تک صفحه ای و دو صفحه ای بوده، شامل مراحل ذیل خواهد بود:

مقدار و فاز ارتعاشات نامیزان اولیه اندازه گیری شده و برای هر صفحه اندازه گیری ثبت می شوند.

سپس یک وزنه آزمایشی به هر صفحه تصحیح متصل می شود. پس از هر بار اضافه کردن وزنه، دستگاه جهت کارکرد آزمایشی به کار می افتد (Testrun). در خلال هر یک از تستها مقدار و فاز ارتعاشات نابالانسی اندازه گیری شده و برای هریک از چهار صفحه اندازه گیری مقادیر مربوطه ثبت می شوند.

اجرام تصحیح برای هر یک از چهار صفحه را می توان به روش های محاسبه ای با گرافیکی بر مبنای نتایج اندازه گیری شده مراحل کارکرد آزمایشی دستگاه و مقادیر نابالانسی اولیه آن به دست آورد.

مشخص کردن جرم تصحيح به کمک کامپیوتر

به کارگیری کامپیوتر جیبی قابل برنامه ریزی که دارای برنامه بالانس می باشد، می تواند بالانس چندصفحه ای یا ۴ صفحه ای مورد بحث را سریعتر، دقیق تر و ساده تر نماید.

مقادیر اندازه گیری شده به طور دستی وارد می شوند. کامپیوتر، اجرام تصحیح و فاز مربوطه را برای تمامی صفحات تصحیح، ظرف مدت چند ثانیه مشخص خواهد کرد.

بالانس کردن روتورهای دارای شفت الاستیک

همانطور که می دانید، بررسی روتورهای صلب در آنها نابالانسی تغییر نمی کند و یا تغییرات آن با سرعت دورانی ناچیز فرض می شود. این بررسی تقریبا ۹۸٪ از انواع روتورها را در بر خواهد داشت.

ژنراتورهای بزرگ یا ماشین هایی همانند توربينها، پمپها و ژنراتورها، گاهی از اوقات روتورهای قابل انعطاف دارند.

این حالت شامل تمامی روتورهایی که شرایط نابالانسی آنها به واسطه تغییر در نیروی جانب به مرکز ناشی از افزایش سرعت آنها تغییر میکند عمومیت خواهد داشت.

چنانچه تغییر در نابالانسی دائمی باشد، روتور «پلاستیک» (Plastic) نامیده می شود (در نقطه مقابل الاستیک از نقطه نظر کاربردی).

چنانچه به واسطه کاهش سرعت، نابالانسی دوباره کاهش یابد روتور، بدنه الاستیک (Body – elastic ) یا شفت الاستیک ( Shaft – elastic) نامیده میشود. این توضیح مختصر، تنها در مورد «بالانس در محل» روتورهای اصطلاحا Shaft – elastic نوشته شده است.

این روتورها عموما در سرعتی نزدیک (یا اندکی بالاتر) به یکی از سرعتهای بحرانی خود، کار می کنند، روتورهای مورد بحث اندکی پیش از رسیدن به سرعت بحرانی تغییر فرم داده و این تغییر شکل در سرعت بحرانی به حداکثر خود رسیده، سپس با افزایش سرعت دوباره کاهش پیدا خواهد کرد.

در حول و حوش سرعت بحرانی اول، روتور به شکل V خم خواهد شد، در نزدیکی سرعت بحرانی دوم این تغییر شکل S مانند بوده و در مجاورت سرعت بحرانی سوم شکلW پیدا خواهد کرد .

این موارد گاهی اوقات در علم بالانس به عنوان مود S ، Vو W شناخته می شود. این اشکال خمیده که ناشی از تغییرات سرعت بحرانی هستند مودهای طبیعی نام دارند.

مودهای طبیعی روتور رول شکل

a) شکل خمیده حاصله در نخستین سرعت بحرانی

 b) شکل خمیده حاصله در دومین سرعت بحرانی

 c) شکل خمیده حاصله در سومین سرعت بحرانی

به عنوان یک قاعده، ۲ صفحه اندازه گیری (مثلا صفحات یاتاقانها) و ۲+n صفحة تصحیح برای بالانس روتور Shaft-elastic کفایت میکند.

در اینجا n تعداد سرعتهای بحرانی است. بنابراین روتوری که در محدوده نخستین سرعت بحرانی خود دوران میکند بایستی در ۳ صفحه بالانس شود، این مقادیر در مورد سرعتهای بحرانی دوم و سوم به ترتیب برابر ۴ و ۵ خواهند بود.  جهت بالانس چندصفحه ای ، مراحل در شکل زیر و به صورت ساده نشان داده شده است.

مراحل انجام بالانس چندصفحه ای

A) اندازه گیری ارتعاشات نامیزانی

مقدار و زاویه فاز ارتعاشات نابالانسی در صفحات اندازه گیری «۱» و «۲» و در سرعتی خیلی پائین تر از سرعت بحرانی، جایی که هنوز هیچ گونه تغییر فرمی در روتور مشاهده نشده است (و روتور هنوز صلب به حساب می آید) اندازه گیری و ثبت می شود.

سپس با افزایش سرعت روتور به نزدیکی سرعت بحرانی، ارتعاشات نامیزان یا نابالانس در تنها یک صفحه مثلا صفحه «۱» اندازه گیری و ثبت می شوند.

B) راه اندازی آزمایشی شماره ۱ (1.Test run no)

یک وزنه آزمایشی به صفحه تصحيح A چسبانیده شده و مقادیر جدید ارتعاشات نامیزانی در سرعت کم و در هر دو صفحه اندازه گیری و مجددأ در صفحه «۱» و نزدیک سرعت بحرانی دستگاه اندازه گیری و ثبت می شوند.

C) راه اندازی آزمایشی شماره ۲ (2.Test rum no)

وزنه آزمایشی در صفحه B چسبانیده شده و مجددا ارتعاشات نامیزانی همانند مرحله قبلی اندازه گیری و ثبت می شوند.

D) راه اندازی آزمایشی شماره ۳(Test run no.3)

یک مجموعه سه تایی از وزنه های آزمایشی مطابق شکل در صفحات B ،A و C چسبانیده شده و آثار ناشی از این مجموعه سه تایی در سرعت بحرانی و تنها در صفحه ۱ اندازه گیری و ثبت می شوند.

شکل فوق  مراحل بالانس چندصفحه ای . راه اندازی در حالت وجود نامیزانی اولیه (A)، راه اندازی های آزمایشی (D, C, B )، مشخص کردن کامپیوتری اجرام تصحیح کننده (E) و راه اندازی نهایی (F) (Check run)

E) مشخص کردن اجرام تصحیح کننده در بالانس چندصفحه ای

حال تمامی اطلاعات مورد نیاز راجع به شرایط اولیه روتور در دسترس می باشد. جهت ارزیابی بیشتر می توان از شیوه های گرافیکی سود جست، گرچه این روزها این شیوه با استفاده از کامپیوتر جیبی قابل برنامه ریزی متصل به دستگاه بالانس منسوخ شده است ، کامپیوتر ظرف چند ثانیه مقادیر مربوطه و زوایای فاز را برای اجرام تصحیح در تمامی سه صفحه تصحیح نمایش می دهد.

F) راه اندازی نهایی (Check run)

پس از آنکه تمامی اجرام تصحیح کننده محاسبه شده، در سه صفحه مربوطه چسبانیده شدند، ارتعاشات نابالانسی در هر دو صفحه اندازه گیری و برای تمامی محدوده سرعت کارکرد روتور امتحان می شوند.

چنانچه اجرام تصحیح در جای مناسب مشخص شده خود متصل شده باشند، نابالانسی دینامیکی و تغییر فرم الاستیک روتور حذف شده و روتور در محدوده سرعت کارکرد خود در تلرانس مجاز کار خواهد کرد.

به طریقی مشابه، روتورهای Shaft – elastic می توانند در ۴ صفحه و بیشتر بالانس شوند، گرچه این امر طبعا وزنه های آزمایشی بیشتر و مراحل آزمایشی بیشتری را می طلبد.